生物质热解机理研究进展
生物质热解分解过程的研究及其机理探讨
生物质热解分解过程的研究及其机理探讨生物质热解是一种将生物质转化为有用化学品和能源的重要方法。
在热解过程中，生物质被加热至高温，产生大量气体和液体产物。
这些产物可以被用作工业原料、燃料和肥料等，因此生物质热解具有重要的经济和环境价值。
热解过程的基本原理是将生物质的聚合物分子加热至高温时断裂成小分子产物，同时释放出大量的热能。
这个过程可以分为三个阶段：干燥、脱挥和热分解。
干燥阶段是热解过程的第一步，也是最为简单的步骤。
在干燥阶段，水分从生物质中被蒸发出来，使生物质变得更加脆性。
在这个过程中，生物质的温度升高但还没有达到热分解的温度。
在脱挥阶段，生物质优先在低温下失去挥发性成分，如酸、醇等小分子。
随着温度的升高，更高分子量和更不稳定的化合物也会分解。
在这个阶段结束时，生物质的温度升高到达热分解的温度，开始热分解过程。
热分解阶段是热解过程的关键阶段。
当生物质的温度升高到一定程度时，主要聚合物开始分解成小分子产物。
这个过程是非常复杂的，并涉及到很多不同的反应机理。
由于生物质组成非常复杂，并且不同种类的生物质有不同的结构和成分，因此它们的热分解过程也会有所不同。
据研究，生物质热分解产物主要包括气体、液体和固体三种。
固体产物是一种炭化产物，类似于木炭。
液体产物是一种复杂的混合物，包括酚类、醛类、酮类和糖类化合物等。
气体产物主要是CO、CO2、H2、CH4等。
这些产物可以被用于生产各种化工品和燃料。
生物质热解的反应机理非常复杂，但通常可以分为两种类型的反应：裂解和重组。
裂解是将聚合物分解成小分子化合物的反应，重组是将小分子化合物重新组合成更大分子化合物的反应。
裂解过程包括热解、炭化和气化。
在热解过程中，高温下聚合物首先产生裂解反应，产生大量的低分子量的挥发性物质。
炭化是一种连续的过程，其中聚合物被分解成固体炭化物，由于分解的温度高，其产物中也含有一些气体。
气化是指气体的产生和排放，它是由于生物质在高温下分解产生的气体蒸汽冷却形成的。
煤与生物质共热解工艺的研究进展
煤与生物质共热解工艺的研究进展摘要：热解是将固态原料转化为液体燃料、可燃气和焦的重要途径，是实现生物质资源清洁、高效利用的重要技术。
将生物质与煤混合共热解是生物质资源利用的重要方法，两者混合热解不仅有助于降低CO2的排放量，还能有效地解决能源短缺和环境污染带来的问题。
文章综述了煤与生物质共热解技术的研究进展，系统地介绍了共热解过程中煤与生物质的相互作用以及热解温度、混合比例、滞留时间、升温速率、矿物质成分、物料粒径和热解反应器类型等因素对热解过程的影响，并对煤与生物质共热解技术的发展前景进行了展望。
前言工业革命以来，化石资源的过度开发带来了资源短缺、环境污染、温室效应和全球气候变化等一系列问题[1]。
我们必须要加快能源结构体系的调整，加快可再生能源的开发、利用，以及实现资源的分级转化与梯级利用。
生物质是一种重要的可再生资源，具有与化石燃料相似的一些特性，能够部分替代化石能源，维持环境碳平衡，并具有较低的硫含量[2]。
生物质的利用不仅可以充分发挥农林废弃物等资源的价值、降低化石燃料的消耗，还可以降低燃料燃烧过程中污染物的排放量[3]。
与燃烧相比，热解能够实现生物质资源的高效、清洁利用，煤炭与生物质都可以通过热解的方式得到焦炭、热解气和焦油，并进一步合成化工原料，提取化工中间体[4]。
目前，对于煤和生物质单独热解气化方面的研究比较多。
Frau Caterina利用Sotacarrrbo型小规模气化炉对褐煤和木屑分别进行气化实验，当气化原料的进料速率同为24kwh时，获得的两种粗合成气的产率分别为79.67kg/h和23.32kg/h，热值分别为5.14MJ/kg和7.49MJ/kg[5]。
Li利用新型热解反应器对废木屑进行热解试验，在填料速率为300kg/h，热解温度为500℃的工况下产物中焦油、合成气和焦炭的含量(质量分数)分别为52.5％，27％和20.5％[6]。
相比于单独热解.煤与生物质的共热解不仅可以减少CO2，SOx和NOx的排放，减少因厌氧发酵而产生的NH3，H2S、氨基化合物和挥发性有机酸等化学成分的释放.而且可以改善生物质资源自身水分含量高、热值低和密度低等不利于单独热解的问题。
生物质快速热解技术研究进展与趋势
生物质快速热解技术研究进展与趋势文章综述了国内外快速热解技术的发展现状，并提出了未来快速热解研究方面的主要方向和发展趋势。
标签：生物质能源；快速热解；研究趋势1 引言生物质能源是未来可持续发展能源系统的重要组成部分，是未来化石燃料的替代品之一，其高效转换和洁净利用日益受到全世界的关注。
目前，国外已经研究开发了快速热解技术，即生物质瞬间热解制取液体燃料油，是一种很有开发前景的生物质应用技术。
作为一项资源高效利用的新技术，生物质快速热解技术逐渐受到重视，已成为国内外众多学者研究的热点课题。
2 国外发展现状国外对于生物质的快速热解做了大量工作，特别是欧、美等发达国家，从20世纪70年代首次进行生物质快速热解实验以来，已经形成较完备的技术设备和工业化系统。
为了方便热解液化方面的学术交流和技术合作，欧洲在1995年和2001年分别成立了PyNE组织（Pyrolysis Network for Europe）和GasNet （European Biomass Gasification Network）组织，前者拥有18个成员国，后者现拥有20个成员国以及8家工业单位成员。
这两大组织在快速热解技术的开发以及生物油的利用方面做了大量富有成效的工作。
国际能源署（IEA）组织了加拿大、芬兰、意大利、瑞典、英国及美国的10余个研究小组进行了10余年的研究工作，重点对这一过程发展的潜力、技术、经济可行性以及参与国之间的技术交流进行了协调，并在所发表的报告中得出了十分乐观的结论[1]。
荷兰Twente于1989年由Van Swaaij和W Prins等人提出并开始研制旋转锥式反应工艺（Twente rotating cone process），到1995年取得初步成功[2，3]。
加拿大Ensyn工程师协会研制的循环流化床工艺在芬兰安装了20kg/h的小规模装置，在意大利的Bastardo建成了650kg/h规模的示范装置[4，5]。
生物质的快速热解及热解机理研究
生物质的快速热解及热解机理研究生物质是一种可再生的能源资源，其快速热解技术在能源利用和环境保护方面具有重要意义。
本文将探讨生物质的快速热解及其热解机理研究。
快速热解是一种高温、短时间内对生物质进行加热分解的过程，通过这一过程可以得到液体燃料、气体燃料和固体炭等有用的产物。
快速热解技术在能源转化和减少碳排放方面具有重要的应用价值。
生物质的热解机理是指生物质在高温下发生化学和物理反应的过程。
热解过程中，生物质中的纤维素、半纤维素和木质素等主要成分会发生热解反应，产生液体、气体和固体产物。
热解反应主要包括干馏、裂解、气化和炭化等过程。
干馏是指在缺氧或低氧条件下，生物质中的挥发性物质被释放出来。
这些挥发性物质主要包括水、酸、醛、酮等。
干馏是生物质热解的第一步，对于液体和气体产物的生成具有重要影响。
裂解是指在高温下，生物质中的高分子化合物被断裂为低分子化合物。
裂解过程中，纤维素和半纤维素会分解为糖类、酚类和醇类等低分子化合物。
木质素则会分解为苯酚类和芳香烃类化合物。
裂解反应是生物质热解的关键步骤，对于液体和气体产物的生成具有重要影响。
气化是指生物质在高温下与气体反应生成气体的过程。
气化过程中，生物质中的碳水化合物被分解为一氧化碳和氢气等气体产物。
气化反应是生物质热解的重要环节，产生的气体可用于发电、供热和合成化学品等领域。
炭化是指生物质在高温下失去挥发性物质，生成固体炭的过程。
炭化过程中，生物质中的无机物质也会得以保留，形成矿物质残留物。
炭化反应是生物质热解的最终阶段，产生的固体炭可以用作燃料或其他工业用途。
研究生物质的快速热解及热解机理对于提高生物质能源的利用效率和减少环境污染具有重要意义。
研究人员通过实验和数值模拟等手段，探索不同反应条件下生物质热解的机理和影响因素。
研究结果表明，反应温度、反应时间、生物质种类和粒径等因素对于热解产物的种类和产率有重要影响。
在实际应用中，快速热解技术可以将农林废弃物、城市固体废弃物和能源作物等生物质资源转化为有用的能源产品。
生物质热解及催化转化技术的研究
生物质热解及催化转化技术的研究随着全球能源需求的不断增加，人们对可再生能源的探索和开发也日益迫切。
在众多可再生能源中，生物质资源是一种广泛存在且具有潜力的能源资源，其具有废弃物资源多、分布范围广、低碳排放等特点，因此备受研究者和工业界的关注。
而生物质热解及催化转化技术是将生物质转化为高附加值产品和燃料的主要途径之一。
一、生物质热解技术生物质热解是指在高温、高气压等条件下，将生物质分解成各种气体、液体和固体产物的过程。
该技术广泛应用于生物质能源转化和化工领域。
其过程可分为三个阶段：干燥和水解阶段，主裂解阶段和残留炭化阶段。
在这些不同的阶段中，产物中包含了各种各样的物质，如混合气体、生物质油、水和炭化物等。
生物质热解技术的优点是可以高效地利用生物质资源，减少排放并实现能源回收。
但同时也存在着一些问题，如产物质量不稳定、生产成本较高等。
因此，在实际应用中，需要进一步开发生物质热解技术，以提高产物的质量和减少生产成本。
二、生物质催化转化技术随着催化化学的快速发展，生物质催化转化技术逐渐受到研究者和工业界的关注。
生物质催化转化技术是指在催化剂作用下，将生物质原料转化为高附加值产品和燃料的过程。
其作用可以改善生物质热解过程中产物的稳定性、产物选择性和反应速率等。
在生物质催化转化技术中，催化剂的选择十分关键。
常用的催化剂有氧化铈、氢氧化钠、钡钠等。
这些催化剂可以改善生物质热解过程中的产物选择性，使产物更接近需求和市场需求，提高了生物质热解的产物价值和重要性。
同时，催化剂也可以提高生物质热解过程中的反应速度，改善反应速度和效率。
三、生物质热解及催化转化技术的研究进展随着对可再生能源的关注和需求的增加，越来越多的研究者和工业企业开始研究和开发生物质热解及催化转化技术。
在国内外的研究中，生物质热解技术的研究主要集中在反应机理和反应条件等方面；而生物质催化转化技术的研究则侧重于催化剂和反应条件等方面。
同时，研究者也注意到了生物质热解及催化转化技术在实际应用中面临的问题，如清洁能源的生产成本高、生产效率低、安全性等。
生物质热解气化机理研究进展
生物质热解气化机理研究进展摘要：生物质能在我国是仅次于煤炭、石油和天然气的第四种能源资源，在能源系统中占有重要地位。
随着我国科学技术和社会经济的不断发展进步，生物质热解气化技术在当前已得到广泛应用。
本文首先对生物质化学组成进行了简单描述，然后对生物质热解动力学研究进展进行了分析，最后从水蒸气和空气及氧气等方面出发，对生物质气化机理研究进行了阐述。
关键词：生物质；热解；气化；机理生物质热解气化技术在结合生物质特性和快速热解装置基础上，将流化床半焦气化和生物质临氢热解技术耦合，以循环流化床分级热解气化技术为核心，将原料进行临氢热解，提高甲烷含量，进而提高燃气热值，不产生废水、焦油、飞灰等污染，合理利用钾、镁、硅资源，实现生物质能的高效综合利用。
其技术原理包括：临氢热解技术、半焦气化技术、燃气净化技术，整个过程无二次污染、无废气排放、无二恶英生成。
1、生物质化学组成生物质的主要成分是纤维素、半纤维素、木质素，其中纤维素占整个生物质组分比重为50%，半纤维素占20%-35%，剩下的15%-30%为木质素。
纤维素属于一种线性高分子聚合物，是植物细胞壁的重要组成成分，纤维素分子易发生降解的原因是其分子结构中的C-O-C键比较薄弱。
半纤维素的聚合度要小于纤维素，它属于一种复合聚糖，物定形结构，且热稳定性相比纤维素也较差，一般在250摄氏度左右便会发生分解。
另外，半纤维素易溶于碱性溶液。
相比纤维素和半纤维素，木质素成分比较复杂，虽然也是一种高分子化合物，但属于复杂、非结晶性聚合物。
2、生物质热解动力学研究进展1.1 纤维素热解动力学通过上述分析我们知道，纤维素含量占整个生物质的50%，因此它的热解程度和能力在一定程度上可以代表整个生物质，这也是为什么当前对生物质热解动力学的研究会从研究纤维素热解动力学开始。
随着竞争反应动力学模型和多步模型的提出，人们开始认为已经对生物质热解动力学有了很深入地了解，随后逐渐将改进后的“Broido-Shafizadeh”模型定义为纤维素热解机理研究的经典模型。
生物质热裂解生物油性质的研究进展
生物质热裂解生物油性质的研究进展摘要：生物质热裂解生物油是生物质在隔绝空气的条件下，快速加热裂解，裂解蒸汽经快速冷却制得的棕褐色液体产物。
生物油的物理化学性质显示了其在商业上的应用潜力，已引起了国内外的广泛关注。
为此，从组成成分、含水量、含氧量、固体颗粒、灰分、酸性、腐蚀性和粘度等方面详细叙述了生物油的物理化学性质，提出了应用生物油的发展方向和推广应用生物油必须解决的问题。
引言随着经济的不断增长，人们对能源的需求越来越大。
据统计，按照2003年的开采量计算，地球上蕴藏的煤、石油、天然气等化石能源将分别在192年、41年和67年内耗竭，而且化石燃料的长期使用，对环境造成严重的负面影响，引起了温室效应和环境污染等问题。
因此，开发可替代化石燃料的环境友好型可再生能源已成为当今世界研究的热点。
生物质能作为众多可再生能源中的一种，在利用中具有SO2和NOX产出少及CO2零排放的优点。
据统计，世界每年生物质产量约1460亿t，占世界能源总能耗的14%，其中发达国家占3%，发展中国家占43%，是当今世界第4大能源。
无论从环境还是从资源方面考虑，研究生物质能源转化与利用都是一项迫在眉睫的重大课题。
生物质热裂解被认为是生物质能源转化技术中一项最具有广阔发展前景的前沿技术，是指生物质在完全没有氧或缺氧条件下，最终生成液体产物、木炭和可燃气体的过程。
3种产物的产量和比例取决于生物质热裂解工艺条件及反应参数（温度、加热速率、气相停留时间和流化风速）。
生物质快速热裂解技术是高效率的生物质热裂解油转化技术，是在隔绝空气或少量空气、常压、中温（500°～650℃）、高加热速率（104～105℃/s）和极短气体停留时间（小于2s）的条件下，将生物质直接热裂解，产物经快速冷却，可使中间液体产物分子在进一步断裂生成气体之前冷凝，从而得到高产量的生物质液体油，其产率可达（60～95）wt%。
生物质热裂解产生的液体油是一种深褐色的能够自由流动的黏性化合物，通常被称为生物油，也称为热裂解油、热裂解液体、生物原油或生物质热解油等。
生物质热解反应机理及其优化研究
生物质热解反应机理及其优化研究近年来，随着全球能源需求的日益增长和传统化石燃料资源的日益枯竭，生物质能作为一种可再生、清洁的新型能源得到了广泛应用和研究。
生物质热解作为生物质能转化的一种重要方式，其反应机理及其优化研究也成为了当前生物质能研究的热点之一。
一、生物质热解反应机理生物质热解是指在生物质加热的情况下，生物质中的碳水化合物、蛋白质和木质素等有机化合物发生热分解反应，生成气体、液体和固体三相产物的过程。
生物质热解反应可以分为干热解和湿热解两种方式。
干热解主要是利用高温（500~900℃）下无氧条件，使生物质中的碳水化合物和木质素发生聚合反应，形成封闭的孔隙结构，导致生物质分解产物的收率降低。
而湿热解则是在高温（300~500℃）下搭配掺入的催化剂和水蒸气使生物质中的木质素和半纤维素降解生成液态产物，同时产生大量的气态产物和少量固态产物。
生物质热解反应的机理相对比较复杂，主要包括裂解机理和聚合机理两种。
裂解机理指的是生物质分子在高温和外界条件下，发生化学键裂解的过程。
而聚合机理则指的是生物质分子的重新生成的过程。
具体而言，生物质的热解反应机理包括以下几个方面：1. 木质素的裂解和重组生物质热解反应中，木质素是最难降解的组成部分之一，但也是生物质中碳含量最高的组分。
在高温下，木质素的大部分分子会发生裂解反应，产生一些小分子化合物，如芳香族化合物和非芳香族化合物等，同时也会生成一些碳骨架结构不稳定的化合物。
2. 纤维素的裂解和半纤维素的水解纤维素和半纤维素是生物质中的主要组分之一，但其在高温下的热解程度相对较低。
在生物质热解过程中，纤维素和半纤维素的主要降解途径是水解反应和裂解反应。
其中，在湿度较高的条件下，半纤维素可以被水分解为单糖分子，进一步对生物质热解反应的产物的种类和分布产生很大的影响。
3. 线性多糖和半纤维素等组分的裂解线性多糖和半纤维素等生物质组分主要是糖分子聚合而成，同样可以在高温下发生热裂解反应。
生物质热解制取生物油的研究进展
生物质热解制取生物油的研究进展摘要：文章介绍了国内外生物质热解的发展现状与趋势，概述了我国生物质热解制取生物油的潜力。
文章对生物质热解制取生物油进行了展望，并指出了生物质热解制取生物油的发展战略。
关键词：生物质热解生物油一、引言维持现代文明社会正常运转的主要能源来自石油、煤和天然气。
然而，这些化石燃料的广泛使用造成了严重环境污染和温室效应。
为了保护环境，实现温室气体减排，缓解能源供需的紧张状况，世界各国均在加紧开发包括生物质能在内的各种可再生能源。
我国农林废弃资源丰富，直接燃烧对环境污染大。
利用生物质热解技术原理可以将麦秸秆、玉米杆、谷壳等废气生物质转化为生物油。
生物油是一种褐色液体，热值约为15MJ/kg，能够用于工业锅炉或窑炉燃烧供热，也可用于涡轮机或透平中燃烧发电。
生物油经过品质提升后（如催化加氢、催化裂解和气化-费托合成），可以转化为汽油或柴油。
该文主要对生物质热解液化研究进展进行介绍，综述了这类可再生资源的利用现状、潜力及今后发展的方向。
二、国内外生物质热解研究现状20 世纪70年代的石油危机，世界各国纷纷寻求可替代化石能源的可再生能源，“生物质”渐渐引起人们的注意，因此对生物质的研究由此开始，尤其是对生物质热解的研究更是引起广大研究者的重视。
上世纪80年代早期，北美首先开展了热解技术的研究工作。
此后，世界各国先后建立了多种热解装置和相关工艺路线，力图实现热解技术的产业化。
生物质快速热解技术是生物质利用的重要途径，许多研究者用闪解来增加热解的液体产物和气体产物。
任铮伟等[1]在最大进料速率为5kg/h的快速裂解流化床内进行了快速热解生物质制取液体燃料的研究。
反应在常压和420～525℃温度范围内进行，以木屑为原料，CO2 为流化气，石英沙为传热介质，最大液体质量产率达到70%。
戴先文等[2]以木屑为原料，氮气为流化气，采用石英沙作为传热介质，在循环流化床中进行快速热解实验。
当温度为550℃，木屑粒径0.38mm，停留时间0.8s时，液体质量产率为63%。
生物质能热解机理及其应用研究
生物质能热解机理及其应用研究在当今社会，环保、节能是大家一直追求的目标。
然而，传统的煤炭等化石燃料存在严重的环境污染问题，而生物质作为一种可再生能源逐渐受到人们的青睐。
如何更好地利用生物质转化为可用能源是一个必须解决的问题。
因此，本文将重点探讨生物质热解机理及其应用研究。
一、热解概述热解是指在高温、无氧的条件下，使有机物分解成较小的分子。
生物质热解，就是以生物质作为原料，使其在高温条件下发生分解的过程，通过这一过程可获得生物基燃料油、气体和固体炭等，是一种主要的生物质化学转化方式。
热解过程可分为三个阶段：干燥期、生物质极速热分解期和生物质瞬间热分解期。
干燥期是指在温度较低的情况下，使生物质中的水分逐渐排除。
这个阶段一般在200℃以下进行，其能解决生物质中水分带来的蒸气压过大的问题，有利于后续步骤的进行。
生物质极速热分解期，是指在一定的温度范围内，生物质快速分解成可吸收的气体与液体，其温度范围一般在200℃到600℃左右。
这个阶段所产生的气体主要是甲烷、氢气、一氧化碳和二氧化碳等，而液体则是以生物基燃料油为主。
需要指出的是，这个阶段中还会生成一些难以降解的固体物质，有可能会对热解设备造成一定程度的堵塞。
生物质瞬间热分解期是热解最后的阶段，一般在温度达到600℃以上时发生。
在这个阶段中，生物质中的分子链结构破裂，产生大量的气体，又称为焦油气，它主要由一氧化碳、氢气、二氧化碳等组成。
二、热解机理热解过程是在高温条件下进行的，因此其机理主要是热裂解反应和自由基反应。
1.热裂解反应低温时，生物质中的多个官能团相互作用形成强的链结构，使生物质中的大分子难以被降解。
当温度升高时，生物质中的一些官能团（如酸性羟基、还原酮和醇类等）被剥离形成反应中间体，分子链结构破裂，从而释放出小分子。
2.自由基反应高温时，生物质热解产生很多自由基，它们具有很高的反应活性，可与周围的原子或分子相互反应。
自由基反应的主要产物为焦油，这是由于焦油中富含芳香类和饱和类，两者的比例与生物质热解温度有关。
生物质热裂解机理试验研究
生物质热裂解机理试验研究引言：生物质是一种可再生的能源资源，具有广泛的应用前景。
生物质热裂解是一种重要的转化方式，通过研究其机理有助于优化生物质的利用过程，提高能源转化效率。
本文旨在探讨生物质热裂解的机理，并介绍相关试验研究。
一、生物质热裂解机理的基本原理生物质热裂解是指通过升温将生物质转化为气体、液体和固体产物的过程。
其基本原理包括干馏、热解和炭化等过程。
1. 干馏过程：在干馏过程中，生物质在高温下脱去部分挥发性成分，形成气体和液体产物。
这是因为生物质中的挥发性物质在高温下分解，产生气体和液体化合物，如甲烷、乙烯、苯等。
2. 热解过程：在热解过程中，生物质的主要组分纤维素、半纤维素和木质素被分解为一系列低分子量化合物。
这些化合物包括酚类、醛类、酮类等，可以用作燃料或化工原料。
3. 炭化过程：在炭化过程中，生物质的残留物质被进一步分解为固体炭。
这是因为高温下，生物质中的有机物质经过裂解、聚合和重排等反应，形成具有石墨结构的固体炭。
二、生物质热裂解机理试验研究方法为了深入了解生物质热裂解的机理，许多试验研究被开展。
以下介绍几种常见的试验方法。
1. 热重分析（TGA）：热重分析是一种常用的试验方法，通过加热生物质样品，测量其质量随温度变化的情况。
通过观察样品的质量损失和温度变化关系，可以推测出生物质的热裂解特性。
2. 气相色谱质谱（GC-MS）：气相色谱质谱是一种用于分析气体和液体产物的方法。
通过将生物质热裂解产物进样到气相色谱质谱仪中，可以分析得到各种化合物的相对含量和结构信息，进而推测出生物质的热裂解机理。
3. X射线衍射（XRD）：X射线衍射是一种用于分析固体产物的方法。
通过将生物质热裂解产物进行X射线衍射分析，可以获得其晶体结构和物相组成信息，从而揭示生物质热裂解的炭化机制。
三、生物质热裂解机理试验研究的进展与挑战近年来，生物质热裂解机理试验研究取得了一系列进展。
研究者们通过不同的试验方法，揭示了生物质热裂解的反应途径、产物组成和反应动力学等方面的信息。
生物质热解技术的研究进展及应用前景
生物质热解技术的研究进展及应用前景随着全球能源需求的不断增加，可再生能源逐渐成为替代传统化石能源的重要选择。
而生物质热解技术作为一种重要的生物质能利用途径，近年来备受关注。
本文将从生物质热解技术的基本概念出发，探讨其研究进展及应用前景。
一、生物质热解技术的基本概念生物质热解技术是指将生物质通过高温加热并在缺氧或贫氧条件下分解成可固、可液和可气三种产物的一种途径。
其中可固体产物主要为生物质炭，可液体产物为生物油，可气体产物为生物质气体。
生物质热解技术适用于众多生物质物质，如木材、农作物秸秆、废弃木材、木质屑料、动植物油脂等。
生物质热解技术相较于传统热能利用技术，具有许多优势。
一方面可以实现生物质资源的高效利用，减少生物质废弃物的排放；另一方面，生物质热解产生的固体炭和生物油可以替代化石燃料，从而降低碳排放，减缓全球气候变化。
二、生物质热解技术的研究进展（一）热解反应机理研究的深入生物质热解是一种复杂的物理、化学反应过程。
在反应过程中，生物质结构变化、物质结构裂解和生成等复杂的化学反应一起进行。
如何深入研究反应机理，是推动生物质热解技术发展的关键。
目前生物质热解反应机理的研究，主要包括化学反应过程、热解反应动力学等方面。
研究发现，生物质热解反应速率与反应温度、反应时间、反应压力等因素密切相关。
同时，不同类型的生物质热解反应机理也存在差异，需要根据不同生物质的特点进行深入研究。
（二）热解产品的分离提取技术不断创新生物质热解产物复杂多样，包括生物油、生物质气体和生物质炭等。
其中，生物油是利用生物质热解技术制备液体燃料的主要成品。
如何快速有效地提取优质生物油，是生物质热解技术产业化的重要环节。
目前，常见的生物油分离提取方法主要包括水-油分离、膜分离和萃取等。
研究人员正在积极探索一些新的提取方法，如超声波辅助萃取、离子液体分离提取等。
这些新方法可以有效提高生物油的分离纯度和产率，进一步促进生物质热解产业的发展。
生物质热解技术的关键技术研究
生物质热解技术的关键技术研究随着全球能源需求的不断增长和对环境保护的日益重视，生物质能源作为一种可再生、低碳的能源形式，受到了广泛的关注。
生物质热解技术作为生物质能源转化的重要途径之一，具有巨大的发展潜力。
本文将对生物质热解技术的关键技术进行深入研究。
一、生物质热解技术概述生物质热解是指在无氧或缺氧的条件下，将生物质加热到一定温度，使其发生热分解反应，生成生物油、生物炭和可燃性气体等产物的过程。
生物质热解技术具有原料来源广泛、转化效率高、产品用途多样等优点，是实现生物质能源高效利用的有效手段。
二、生物质热解的反应原理生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素等组成。
在热解过程中，这些成分会发生一系列复杂的化学反应。
纤维素在较低温度下首先分解为左旋葡聚糖等中间产物，然后进一步分解为小分子气体和液体产物。
半纤维素的热稳定性相对较差，在较低温度下就会迅速分解。
木质素的结构较为复杂，热解过程相对缓慢，主要生成酚类、芳烃等化合物。
三、生物质热解的关键技术（一）原料预处理技术生物质原料的种类、含水率、颗粒大小等因素对热解过程和产物分布有着重要影响。
因此，在热解之前，需要对原料进行预处理。
干燥处理是降低原料含水率的常用方法，以提高热解效率。
粉碎和筛分可以减小原料颗粒尺寸，增加反应表面积，促进热传递和反应进行。
此外，对生物质进行化学预处理，如酸处理、碱处理等，可以改变其化学结构，提高热解产物的品质。
（二）热解反应器设计热解反应器是实现生物质热解的核心设备，其性能直接影响热解过程的效率和产物质量。
常见的热解反应器包括固定床反应器、流化床反应器和旋转锥反应器等。
固定床反应器结构简单，但传热效率较低，适用于小规模生产。
流化床反应器具有良好的传热和传质性能，能够实现连续化生产，但对原料颗粒尺寸要求较高。
旋转锥反应器则具有较高的热解效率和产物选择性。
在反应器设计中，需要考虑加热方式、反应温度、停留时间、物料流动等因素，以优化热解过程。
煤与生物质共热解工艺的研究进展
煤与生物质共热解工艺的研究进展煤与生物质是两种不同的能源来源，分别具有不同的优势和劣势。
煤资源丰富，能够提供大量的热能，但同时也会造成环境污染。
生物质资源相对煤资源来说更加环保，具有可再生的优势，但其能量密度较低，需要大量的空间来储存。
因此，将煤与生物质共同利用是一种有前途的能源利用途径。
煤与生物质共热解工艺是一种将煤和生物质混合热解以获得能源的方法，并且可以同时减少环境污染。
煤和生物质的混合热解过程中，煤可以提供高温高压条件以促进生物质的热解，并且生物质可以在煤的热解过程中提供可再生能源，从而实现了两种能源的互补利用。
目前，煤与生物质共热解工艺已经成为了一种研究热点，并且取得了一些进展。
下面将从热解反应机理、工艺特点、热解产物、环境影响等四个方面介绍煤与生物质共热解工艺的研究进展。
一、热解反应机理煤的热解过程通常可以分为三个阶段：干馏、胺基酸转化和丙烯酸转化。
干馏是指煤在温度升高的过程中，挥发性物质从煤中逸出的过程。
胺基酸转化是指在煤的热解过程中，一些氨基酸被分解成小分子的气态产物。
丙烯酸转化是指在煤的热解过程中，氢、氧和碳等元素发生重组反应，生成丙烯酸等有机酸。
生物质的热解过程也可以分为三个阶段：水分蒸发、分解和炭化。
水分蒸发是指在生物质的热解过程中，水分首先被升温并逸出。
分解是指在生物质的热解过程中，碳水化合物分解成低分子量的有机化合物。
炭化是指在生物质的热解过程中，有机物从固态转化为炭黑。
煤与生物质共热解的机理主要包括交联聚合和物化反应两种。
交联聚合是指在煤和生物质的热解过程中，由于反应温度较高，碳骨架之间会发生交联反应，从而形成硬质材料。
物化反应是指在煤和生物质的热解过程中，大量的气态产物在高温高压下发生反应，从而形成液态和固态产物。
二、工艺特点煤与生物质共热解的工艺包括生物质和煤的共同热解、单独热解后的混合、煤、生物质和化学添加剂的一体化热解等方式。
其中，共同热解是较为常见的一种方式。
生物质热解机理研究进展
生物质热解是指在无氧环境下，生物质被加热升温 引起分子分解产生焦炭、 可凝性液体和气体产物的过程 。
1
力学和生物质整体热解动力学。
生物质热解可归结于纤维素、半纤维素和木质素三种主 要成分的热解，国内外研究人员对三种组分的动力学研 究已取得了一定的成绩，尤其是纤维素热解动力学研究 已取得了比较完善的结论。 生物质热解机理研究可以分为两部分，一是热解反 应动力学的研究， 二是具体热解产物形成途径的研究， 两 者构建了机理研究的基础。
但以上研究中忽略了大尺寸样本的影响，这引起了 形成炭的气-固反应，同时，Broido 也表示真空系统存在 泄漏问题，静电负荷累积和实验中的温度偏差。
图2
Broido 纤维素热解多步模型
由于 B-S 模型存在一些疑问，因此随后的研究者对 其进行了改进。 Varhegyi 对纤维素进行热重实验， 发现挥 试验 发分的二次反应对焦炭生成起到了相当大的贡献 5 。 研究发现在高温、气相停留时间长等反应条件下，挥发 分的二次反应也会生成较大产量的焦炭产物。另一方面， 生物质常规热解实验得到的粘稠且具有高度芳香化结构 的焦油明显与可凝性一次挥发分快速冷却得到的液体不 同，根据对两种液体产物组分和结构的分析，可认为常 规热解中产生的焦油是一次挥发分进一步裂解、缩合后 形成的二次产物，即二次焦油。因而，新的纤维素热解 机理模型中引入了二次反应，将 Broido-Shafizadeh 模型 方案进行一定的改进 6 。
G， L和 C分
别是形成气体、液体和炭反应的速率常数， 是木头热解
图 11 图9 Di Blasi 三平行反应模型
廖艳芬等提出的纤维素热解反应机理模型
随着不断改进的检测技术应用到热解机理研究领域， 研究者对生物质热解挥发分组分进行了深入研究，探讨 了一些典型组分如左旋葡萄糖和乙醇醛以及水分、二氧 化碳等的析出规律。同时对于纤维素热解固体产物焦炭 的研究也为了解纤维素热解规律提供了另一方面的论据。 目前应用到焦炭特性研究的工具主要有 SEM 检测焦炭形 态以及孔隙结构、傅里叶变换拉曼光谱仪 (FTIR) 和核磁 共振波谱仪 (NMR) 来分析焦炭官能团的组成随温度的 变化规律来分析纤维素的热解机理，IR 适合于鉴别试样 中的含氧官能团， NMR 则能够定量的比较焦炭中各种 而 官能团的变化，如果能够和热解-质谱分析仪 (Py-MS) 联 用那么热解挥发分的组分就可以和焦炭中官能团的变化 对应起来 17,
生物质热解技术的研究进展
生物质热解技术的研究进展随着环境保护意识的不断提高，传统化石能源的使用受到了越来越多的关注。
而生物质能作为一种可再生资源，其利用也逐渐得到了广泛的重视。
生物质热解技术作为其中一种利用方式，具有较高的能源转化效率和低碳排放的特点，因此备受关注。
本文将从生物质热解技术的定义、特点以及研究进展三个方面进行阐述。
一、生物质热解技术的定义与特点生物质热解技术是指将生物质通过加热的方式分解出其中的有机成分，并将其转化为各种可用的燃料或化学原料的技术。
这种技术相较于其他生物质能利用方式，具有不需成形和脱水、可处理多种生物质、可获得多种产品等优点。
生物质热解技术的热解过程主要是在高温、无氧或低氧气氛下进行的。
而热解反应一般需要高温和较长的反应时间才能得到理想的产物。
生物质热解过程中，一般会分解出生物质中的固体物质、液体物质和气体物质。
分解出的气体包括甲烷、氢气等，可以作为燃料使用。
分解出的液相物质主要是生物油，而固相物质则是炭黑或硬质木炭。
二、研究进展生物质热解技术的研究自20世纪60年代起就已经开始，近年来随着环境问题的不断升级和新能源需求的不断增长，热解技术的研究也得到了进一步的加强。
生物质热解技术的研究主要涉及以下几个方面：1.反应机理研究反应机理的研究是生物质热解技术得以实现的重要前提。
在生物质热解过程中，反应机理的解析有助于提高热解产物的得率和质量。
目前，已有很多的研究表明，生物质热解的反应机理较为复杂，主要涉及物理和化学两个方面。
在物理方面，主要包括颗粒温度分布、颗粒热传递等；在化学方面则主要包括反应动力学、反应物分解特性等。
2.反应条件优化反应条件的优化也是生物质热解技术得以实现的另一重要前提。
目前研究表明，反应温度、反应时间、反应气氛等因素都会显著影响生物质热解产物的种类和得率。
优化反应条件将有助于提高生物质的能源转化效率和减少废气排放。
3.产物分离和净化技术研究生物质热解产物分离和净化技术是热解技术流程中的重要环节。
生物质热解过程的机理研究及其应用
生物质热解过程的机理研究及其应用随着全球能源需求的增加，越来越多的国家正在寻找替代化石能源的方法。
生物质能作为一种可再生的替代能源形式逐渐引起人们的关注。
生物质热解技术是将生物质原材料通过加热处理，得到和化石能源相似的液体燃料和气体燃料的技术。
在生物质热解技术中，热解机理是关键因素之一，其了解对于生物质热解技术的提高和生物质能的发展都具有重要意义。
生物质热解过程的机理热解是指将固体材料加热至高温，经过物理和化学反应产生不同的产物的过程。
生物质热解过程主要包括干燥、裂解和炭化等几个阶段。
其中，干燥阶段主要是固体生物质中的水分蒸发，它的温度范围大约是100℃至200℃。
在干燥阶段后，生物质开始进入裂解阶段，该阶段是生物质热解过程的主要阶段。
记录生物质分解的温度-时间关系并对其进行曲线拟合，得出热解过程的动力学参数。
在热解过程中，生物质的物理性质，如材料的储水和传热性能，都会影响热解过程的速率和产物分布。
热解过程中的化学反应非常复杂，包括裂解反应、重组反应、剪切反应、气相反应、表面反应等。
不同生物质材料之间的化学反应机理也有所区别。
热解过程中在高温下发生的化学反应是多步反应过程，其中产生了甲烷、氢气、乙烯、和苯等有机生成物的生成机理非常复杂。
生物质的热解过程受到许多因素的影响，包括温度、反应物质量比、反应压力、反应时间、升温速率、气流速率等。
在实际应用中，需要控制这些参数以获得高效的生物质热解过程。
热解过程中的产物种类和分布也与生物质原材料的性质、处理方法、反应条件等因素密切相关。
生物质热解过程的应用生物质热解技术是制备液体燃料、化学品和高品质碳材料的有效方法。
液体燃料是由生物质热解生产的最主要的产物之一，包括纤维素、半纤维素、木质素和生物油。
纤维素和半纤维素是生物质中最主要的多聚糖，它们可以通过热解过程裂解成糖类、芳香烃、醇类等物质，并转化为液体燃料。
生物油是生物质热解过程中产生的化学物质，通常它的质量和产费均显著高于生物分解的其他产物。
生物质热解反应机理及动力学研究
生物质热解反应机理及动力学研究一、引言生物质是可再生能源中的一种重要形式，其利用有利于资源可持续发展和环境保护。
在生物质利用中，生物质热解是一种主要的能源转化过程。
本文将介绍生物质热解反应机理及动力学研究。
二、生物质热解反应机理生物质热解过程是指生物质在高温下分解产生气体、液体和固体的过程。
在热解过程中，生物质的碳水化合物、蛋白质和脂类等有机物质会发生热解反应。
热解反应的过程可以分为三个阶段：干燥阶段、缩合阶段和裂解阶段。
1. 干燥阶段干燥阶段是生物质热解的第一阶段，温度一般在150℃以下。
在这个阶段，生物质中的水分被蒸发和排出，质量减轻，但生物质总的组分结构并未改变。
2. 缩合阶段缩合阶段是生物质热解的第二阶段，温度从150℃到300℃。
在这个阶段中，生物质中含有的一些易挥发组分被挥发，如酸类、醛类和酯类等。
这些组分发生缩合反应，生成一系列复杂的分子。
3. 裂解阶段裂解阶段是生物质热解的第三个阶段，温度在300℃以上。
在这个阶段中，生物质中的缩合产物进一步发生裂解反应，产生一系列低分子质量的气体和液体。
其中，气体主要为CO、CO2、H2、H2O和CH4等，液体主要为生物质液和焦油。
三、生物质热解反应动力学生物质热解反应动力学研究是热解技术研究的核心内容之一。
热解过程的速率取决于热解物料、反应温度、反应时间和反应压力等因素。
常用的表征热解过程速率的方法包括：等温模型和非等温模型。
1. 等温模型等温模型假定热解过程中温度不变，速率与反应物浓度和反应物之间的关系是可用一定的函数关系描述的。
常用的等温模型有：Arrhenius模型、Kissinger模型和Friedman模型等。
其中，Arrhenius模型假定反应速率满足下式：k=A exp(-Ea/RT)式中，k是反应速率常数，A是指前因子，Ea是活化能，R是热力学常数，T是反应温度。
2. 非等温模型非等温模型认为温度在热解过程中是变化的，速率与温度和反应物浓度之间的关系是可用一个函数关系描述的。
生物质热分解机理的研究
生物质热分解机理的研究生物质是目前被广泛使用的一种清洁能源，它可以通过不同的方式转化为能源，其中最常用的方式是通过热分解。
热分解是指将生物质进行高温加热，使其分解并释放出可燃物质，如氢气、甲烷和一氧化碳等，从而产生燃料气体。
热分解是将生物质转换成燃料气体的过程，其机理是生物质能源利用的基础。
生物质热分解机理主要包括两个过程，即生物质干燥和生物质热裂解。
生物质干燥是生物质内部水分被蒸发或挥发出来的过程，这个过程是通过热传导从外部传递到生物质内部，从而引起生物质温度升高，进而促进水分的挥发和蒸发。
生物质干燥的过程中，一般可以将其分为三个阶段。
在第一个阶段，生物质温度上升，但是水分含量仍然很高，水分的蒸发速率很低，而且热能主要用于加热生物质本身。
在第二个阶段，随着水分的挥发和蒸发，生物质温度继续上升，导致生物质内部的真空度增加，同时也促进了水分的挥发和蒸发速率。
在第三个阶段，水分含量降低，生物质加热速率大于水分的蒸发和挥发速率，生物质温度上升很快，直到达到热解温度为止。
生物质热裂解是指在高温下，生物质内部的各种化合物分解成小分子物质的过程。
生物质的热裂解过程一般可以分为三个阶段。
第一阶段是在生物质温度达到100℃的时候，生物质中的水分逸出。
第二阶段是在生物质温度达到200℃的时候，生物质中的木质素和半纤维素分解成简单单体物质（如羟基酚、醛类等）。
第三阶段是在生物质温度达到300℃以后，生物质中的生物大分子（如淀粉、蛋白质等）分解成一些分子量较小的物质，如简单糖、氨基酸等。
对于生物质热分解机理的研究，主要涉及到热传导、热膨胀、生物质成分和热解反应速率等问题。
热传导、热膨胀等因素的影响会导致生物质内部的温度分布不均匀，从而影响生物质的热分解速率。
而生物质成分会直接影响生物质的热分解速率，因为不同的生物质成分在高温下的热解温度和反应速率是不同的。
最后，热解反应速率也是影响生物质热分解的重要因素之一，因为热解反应速率的快慢，直接决定了生物质热分解的效率和产品质量。
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生物质热解动力学研究进展
生物质热解动力学研究包括两方面：单组分热解动
收稿日期：2006-04-24；修回日期：2006-06-27 基金项目：上海市科学技术委员会的资助（05dz12010） 作者简介：陈 祎 （1980- ） ，男，博士研究生，湖南株洲人，从 事生物质能利用的研究.
5
结 语
近年来, 特种陶瓷因其性能优异而倍受关注, 陶瓷产
图4 改进后的 Broido-Shafizadeh 模型
的生成 12 。
5
热能工程
《工业加热》 35 卷 2006 年第 5 期 第
醛和通过转糖基作用的解聚反应生成左旋葡萄糖之间形 成了竞争反应， 而且葡萄糖环的破裂需要较高的活化能。 同时两种途径中还有一些其他小分子产物没有列出 15 。 近期，浙江大学的廖艳芬等研制的小型机理试验台上 对纯的左旋葡萄糖进行热解研究发现，起初热解停留时间 较短时，由于左旋葡萄糖的强挥发性从而在收集到的液体 产物中通过 GC-MS 依然检测到左旋葡萄糖，而没有发现 乙醇醛，随着热解停留时间的增加，在最终收集到的液体 产物中检测到了乙醇醛，因而认为乙醇醛等化合物的生成 来源于两种方式：一是通过与左旋葡萄糖生成反应的竞争 获得， 另外一种则是作为左旋葡萄糖的二次裂解产物存在， 并最终提出了如图 11 所示的反应机理模型 16 。
图5
单步全局反应机理模型
图6
Koufopanos 半纤维素热解模型
图3
B-S 热解模型 图7 Ward-Braslaw 半纤维素热解模型
木质素结构的复杂性导致了很难简单地描述其热解 的动力学途径，从而在生物质热解过程中它们对热解 产物的贡献是有区别的 11 。 Antal 认为在木质素的热解 过程中至少存在两种竞争反应模型，如图 8 所示，一 个是低活化能条件下得到焦炭以及小分子气体组分， 另 一个则是高活化能条件下各种高分子量的芳香族产物
4
《工业加热》 35 卷 2006 年第 5 期 第
1.2 半纤维素和木质素热解动力学
与纤维素相比，半纤维素的热解研究很少。在一些 木聚糖和模型混合物的热解情况中，热解发生的温度范 围为 473 ～ 573 K 或者更低 7 。 其机理模型主要包括单步 全局、两步及多步半全局分解模型。 最简单的机理模型是单步全局反应， 其模型如图 5。 单步机理能用来描述全局的固体分解速率，但不能用于 预测化学反应器的产物，单步机理假定碳与挥发物为常 数比。 一些关于木聚糖和相关模型混合物的热解研究验证
。Wooten 等不仅研究了不同温度下纤维素
热解焦炭的官能团特征，并且研究了 300 ℃条件下，不
图 10 Koufopanos 多步热解模型
同加热时间下纤维素热解固体产物的特征以探索大部分 模型中提到的热解起始阶段的活性纤维素或者是中间态 物质的形成规律以及一些特征 19 。 Ivan 等 20 采用 TG-MS 联用对 4-O-Methyl-D-GlucuronoD-Xylan 进行研究发现：热解过程中释放出来水分、一氧 化碳、二氧化碳、甲醇、甲醛、乙酸、甲酸、丙酮、丙稀 醛、2-糠醛和 3-羟基-2-戊烯基-1，5 内酯；而 Beaumont 21 等热解木聚糖得到的产物主要有：水分、甲醇、甲酸、乙 酸、丙酸、1-羟基丙酮、1-羟基丁酮和 2-糠醛。 Caballero 等 22 研究了在温度为 450 ～ 900 ℃范围、
业也获得了长足发展, 但历来材料的研究是以金属材料和 高分子有机材料为主体。相对来说, 对陶瓷的研究和开发 不够深入, 正因为如此, 陶瓷材料的许多独特性能有待我 们去开发, 所以特种陶瓷的发展潜力很大。随着科技的发 展和人们对陶瓷研究的深入, 特种陶瓷将在新材料领域占 有重要的地位。
4
热能工程
始阶段有一加速过程，提出纤维素在热解反应初期有一高 活化能从“非活化态”向“活化态”转变的反应过程，由 此将 Broido-Nelson 模型改进成广为人知的“Broido-Shafizadeh”模型 。随后，B-S 反应方案已经得到广泛接受，
生物质热解是指在无氧环境下，生物质被加热升温 引起分子分解产生焦炭、 可凝性液体和气体产物的过程 。
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力学和生物质整体热解动力学。
生物质热解可归结于纤维素、半纤维素和木质素三种主 要成分的热解，国内外研究人员对三种组分的动力学研 究已取得了一定的成绩，尤其是纤维素热解动力学研究 已取得了比较完善的结论。 生物质热解机理研究可以分为两部分，一是热解反 应动力学的研究， 二是具体热解产物形成途径的研究， 两 者构建了机理研究的基础。
参考文献： ［１］ 王零森． 特种陶瓷 ［Ｍ］． 长沙：中南工业出版社，２００３． ［２］ 郝元恺，肖加余． 高性能复合材料学 ［Ｍ］． 北京：化学工 业出版社，２００４． ［３］ 顾立德． 特种耐火材料 ［Ｍ］． 北京： 冶金工业出版社， ２００２． ［４］ 李荣久． 陶瓷金属复合材料 ［Ｍ］． 北京：冶金工业出版社， ２００２． ［５］ 张寅平，胡汉平，孔祥东，等． 相变储能－理论和应用 ［Ｍ］． 合肥：中国科技大学出版社，１９９６． ［６］ 王 华，王胜林，饶文涛，等． 高性能复合相变蓄热材料 的制备与蓄热燃烧技术 ［Ｍ］． 北京： 冶金工业出版社， ２００６． ［７］ 邹 向． 储热用高温相变复合材料 ［Ｊ］． 新能源，１９９５，１７ （１２）： ２７－２９．
热能工程
《工业加热》 35 卷 2006 年第 5 期 第
生物质热解机理研究进展
陈 ，罗永浩，陆 方，段
机械与动力工程学院，上海
佳
200240）
（上海交通大学
摘要：总结了生物质热解动力学模型的研究进展，指出了全局反应动力学模型的不足之处；由此讨论了包含具体热解产物的热解机 理反应模型，介绍了近年来热解机理研究的新方法，同时列举了包含新方法的实验例子；最后指出了热解机理研究中存在的关键问 题。 关键词：生物质；纤维素；半纤维素；木质素；热解；化学动力学 中图分类号：TQ033 憲 文献标识码：A 文章编号：1002-1639(2006)05-0004-04 The Progress in Biomass Pyrolysis Mechanism Research CHEN Yi, LUO Yong-hao, LU Fang, DUAN Jia （School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China） Abstract：The paper summarizes the progress of the study on biomass pyrolysis dynamic model and points out the defects of global reaction dynamic model. And then the pyrolysis mechanism reaction models which include concrete pyrolysis products are disscussed. The paper also introduces some new methods of pyrolysis mechanism besides the experimental examples and at last points out the key items in biomass pyrolysis research. Key words：biomass; cellulose; semicellulose; lignin; pyrolysis; chemical dynamics
但以上研究中忽略了大尺寸样本的影响，这引起了 形成炭的气-固反应，同时，Broido 也表示真空系统存在 泄漏问题，静电负荷累积和实验中的温度偏差。
图2
Broido 纤维素热解多步模型
由于 B-S 模型存在一些疑问，因此随后的研究者对 其进行了改进。 Varhegyi 对纤维素进行热重实验， 发现挥 试验 发分的二次反应对焦炭生成起到了相当大的贡献 5 。 研究发现在高温、气相停留时间长等反应条件下，挥发 分的二次反应也会生成较大产量的焦炭产物。另一方面， 生物质常规热解实验得到的粘稠且具有高度芳香化结构 的焦油明显与可凝性一次挥发分快速冷却得到的液体不 同，根据对两种液体产物组分和结构的分析，可认为常 规热解中产生的焦油是一次挥发分进一步裂解、缩合后 形成的二次产物，即二次焦油。因而，新的纤维素热解 机理模型中引入了二次反应，将 Broido-Shafizadeh 模型 方案进行一定的改进 6 。
成为纤维素热解机理研究素热解模型
了两步分解的机理的存在性。质谱和 DTA 曲线肯定了 存在着两个连续步骤。木聚糖热解的两个连续反应的动 力学参数已在文献 [8] 中提出。这些模型能够预测全局 固体热解率，但是不能得到产物生成量与反应温度的关 系。 在研究两步反应机理的同时，一些研究者提出了多 步反应机理。图 6 为 Koufopanos 提出的半纤维素热解模 型，模型包括了 0 级阶段，可描述一种解聚合过程，其 后是挥发物和固体残余碳的形成， 反应为 1.5 级阿累尼乌 斯反应，这种模型认为固体碳量不依赖于温度 9 。文献 [10] 的半纤维素热解模型考虑了三个连续步骤，这是由 半纤维素、木质素和纤维素构成，再次假定了挥发物与 碳量的比例，如图 7 所示。
图8
Antal 提出的木质素热解途径
1.3
生物质整体热解动力学 生物质的热解被认为是纤维素、半纤维素和木质素
三种主要组分热解的综合表现，通常看成这三种成分独 立热解的线性叠加。纤维素和半纤维素主要产生挥发性 物质，木质素主要分解为炭 13 。 生物质热解模型主要分为两类，一是三平行反应模 型，一是多步反应模型。 Di Blasi 采用三平行反应机理描述了木头颗粒快速裂 解形成初级热解产物（炭、液体和气体） ， 的总反应速率常数，模型如图 9 所示 14 。